7天起效，一次治疗美3个月，北大团队“神奇泡泡”帮你重返童颜
春节假期阖家欢乐，哈哈笑的派派看到对面镜子里自己眼角挤成一堆的褶子瞬间笑不出来。呜呜呜，为什么衰老总是第一时间表现在脸上？
人人都希望有一副不老的容颜，但时光不如人愿，皱纹、松垮、黯淡、色素沉积，“老态”是一个人衰老最直观的表现，面部抗衰也就成了抗衰延寿这个大课题中的重要分支。
新年新气象，2023伊始，来自北京大学的李善时教授团队在生物学顶刊《Nature》子刊上发表重磅研究，为大家提供了一种神奇的新“驻颜”方法[1]。
讨论到皮肤衰老，比起肉眼只能看到的表皮，真皮层可能发挥了更多、更重要的作用。
真皮支撑着皮肤的脉管系统，继而把控着皮肤的气体交换、养分供给、免疫等[2]，而占了真皮干重70%以上的胶原蛋白[3]，也的确具有和其高额占比相匹配的重要功能。
图注：皮肤结构示意
除了作为真皮的主要成分的结构功能，胶原蛋白还参与细胞粘附、趋化性和迁移等，与细胞、生长因子和细胞因子动态相互作用，调节细胞生长、分化、形态发生和伤口修复过程中的组织重塑[4]。
承载着这么多重要的功能，年轻、饱满的容颜自然离不开胶原蛋白的“支撑”，有了胶原蛋白的存在，皮肤才有了机械强度、紧致度和弹性[5]。
但是随着生物年龄的进展，接触到的光照越来越多，胶原蛋白不断降解和碎裂[6]，负责合成胶原蛋白的成纤维细胞也逐渐失去增殖和合成胶原蛋白的能力[7]，消耗变多又难以为继，本不“富裕”的衰老真皮层雪上加霜。
为了在“容貌衰老”的悬崖边刹住车，人们采用多种方法试图挽救胶原蛋白于“水火”，其中维A酸和口服胶原是较为常见的，应对胶原蛋白流失的“两大法宝”。
前者能够刺激成纤维细胞生产出更多的胶原蛋白，作为“早C晚A”的主角之一、FDA唯一批准用于逆转皮肤光老化的处方药物[8]，维A酸因为其功能强大、物美价廉而广受推崇，但是一般也要坚持4个月以上才能见效[9]，并有刺激脱皮等副作用的风险；
而后者则是通过摄入合成胶原蛋白的小分子肽，为胶原合成提供“原料”。口服胶原粉比维A酸更温和、适用更广，但是起效慢、作用效果不稳定，少至4周，多至3个月，形形色色的人体临床试验中，口服胶原表现出了一定的减少皱纹、缓解干燥脱皮等功效[10]。
在这场“胶原蛋白保卫战”中，维A酸和口服胶原都取得了阶段性的胜利，但是它们都存在一样的问题——治标不治本，无法实现长期的内源性胶原蛋白替代。“药不能停”，“保卫胶原”仍任重道远，在此背景下，新一代北大版“神奇泡泡保护法”闪亮登场。
在试图寻找一种更好的胶原补充方法的过程中，研究者们留意到了新冠的mRNA疫苗。
没错，正是从新冠疫苗中得到的启发，研究者们决定也用胶原编码基因的mRNA来试一试。mRNA易降解，必须封装在载体中给药，但是承载新冠疫苗mRNA的常见载体脂质纳米颗粒存在细胞毒性、免疫原性（促炎）等缺点[11]，于是他们在mRNA创意的基础上给这种方法换了层“皮”——细胞外囊泡（EV）。
图注：细胞外囊泡的制造方法和使用方法
不同于人工合成的脂质纳米颗粒，细胞外囊泡可以由人体细胞自主生成，可以说是细胞的一部分，因此，也就不用担心脂质纳米颗粒所带来的毒性、免疫原性等问题[12]。
将编码胶原的COL1A1基因的mRNA封装到细胞外囊泡里，再收集这些细胞外囊泡和成纤维细胞共培养，它们增殖效率也提高了，胶原蛋白合成也增加了，且囊泡越多，效果越好，堪比维A酸挥舞着小皮鞭在成纤维细胞身后虎视眈眈（不是）。
图注：囊泡+mRNA促进成纤维细胞的增殖
为了对比维A酸和“神奇泡泡”哪一种更有效，实验进阶到了小鼠上。
他们首先给小鼠照紫外，让小鼠快速表现出成熟“老”鼠才有的层（皱）次（纹），然后分组用不同的方法为它们展开治疗：对照盐水组、脂质纳米颗粒+mRNA组、细胞外囊泡+mRNA组和维A酸组。
实验效果立竿见影，28天后，盐水组的催熟老鼠们依然一身褶子，而其他三组则不同程度得到了缓解，其中，细胞外囊泡组的效果远超其他各组，7天起效，且抗皱效果更显著，28天效果直逼未催熟小鼠，同时，这一组还规避了脂质纳米颗粒带来的红肿炎症等不良反应，更高效的同时也更安全。
图注：囊泡+mRNA疗法疗效在几组中一骑绝尘
遗憾的是，细胞外囊泡疗法并非完美，它也存在和其他补充胶原的方法相类似的缺陷：单次治疗覆盖时效有限。治疗后1个月内，该疗法的确效果卓著，但是从第35天开始，皱纹又开始出现在了小鼠皮肤上，到56天时，已经和普通催熟小鼠无异。
细胞外囊泡疗法虽好，但是效果持续时间短，因此还得继续改进。
包裹着胶原基因mRNA的细胞外囊泡能为小鼠抚平岁月的痕迹，但不多。于是研究者们决定从给药方式的角度入手另辟蹊径继续改进。
微针技术被应用在美容等面部护理行业，近两年炙手可热，且微针技术本身也是通过产生微小创口刺激成纤维细胞增殖和胶原的合成来达到改善皱纹和疤痕等效果。
那微针能不能取代真皮注射成为细胞外囊泡+mRNA疗法的给药方式呢？
他们直接以固化的囊泡溶液为针，通过模具将它们打造成微小的“针尖”，再均匀地按到催熟小鼠身上，直至这些“针”完全溶解在小鼠的皮肤上。
图注：囊泡微针的生产方式和作用途径
微针技术的引入解决了针头注射输送不均匀的问题，确保囊泡能在真皮层和皮下组织中更好地扩散吸收；还附赠了对囊泡的“保护措施”：被塑造成微针的囊泡溶液中，囊泡的裂解率更低；同时，微针形式的囊泡溶液比普通形式更稳定，能在低至-80℃高至55℃的环境中稳定保存。
优化了给药方式后，囊泡+mRNA疗法的疗效也得到了大幅的改善。
在同样的给药剂量下，针头注射给药的小鼠4天后皮肤上的mRNA信号已经差不多消耗殆尽，而微针给药的小鼠皮肤上的mRNA信号一直坚持了10天；通过针头注射获得的35天“保质期”在改成微针给药后延长到了70天，且缓解皱纹的效果比针头注射更好。
图注：微针给药方式的疗效更好、更持久
在微针疗法的干预下，小鼠皮肤的胶原纤维含量和真皮厚度等情况得到了显著的改善，并且一直到90天，才完全恢复到普通催熟小鼠的状态。
人类的生命长度为小鼠的40倍，如果等价换算，小鼠的90天就是人类的10年，一次治疗时效长达10年，想想就让人心动，不用每天吃胶原粉，也不用常常涂维A酸，几年做一次15分钟的微针，就能保持长期的良好皮肤状态，岂不美滋滋？
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虽然还是做不到“一次干预，长期有效”，但是李善时等教授团队的研究也是在面部抗衰的道路上迈出的一大步，现在能做到90天“保质期”，说不定在不久的将来，也会有通过短暂干预实现长期有效的面部抗衰产品诞生。
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参考文献
[1] You, Y., Tian, Y., Yang, Z., Shi, J., Kwak, K. J., Tong, Y., Estania, A. P., Cao, J., Hsu, W. H., Liu, Y., Chiang, C. L., Schrank, B. R., Huntoon, K., Lee, D., Li, Z., Zhao, Y., Zhang, H., Gallup, T. D., Ha, J., Dong, S., … Lee, A. S. (2023). Intradermally delivered mRNA-encapsulating extracellular vesicles for collagen-replacement therapy. Nature biomedical engineering, 10.1038/s41551-022-00989-w. Advance online publication. https://doi.org/10.1038/s41551-022-00989-w
[2] Braverman, I. M., & Fonferko, E. (1982). Studies in cutaneous aging: I. The elastic fiber network. The Journal of investigative dermatology, 78(5), 434–443. https://doi.org/10.1111/1523-1747.ep12507866
[3] Bauer, E. A., & Uitto, J. (1979). Collagen in cutaneous diseases. International journal of dermatology, 18(4), 251–270. https://doi.org/10.1111/j.1365-4362.1979.tb01926.x
[4] van der Rest, M., & Garrone, R. (1991). Collagen family of proteins. FASEB journal : official publication of the Federation of American Societies for Experimental Biology, 5(13), 2814–2823.
[5] Fisher, G. J., Varani, J., & Voorhees, J. J. (2008). Looking older: fibroblast collapse and therapeutic implications. Archives of dermatology, 144(5), 666–672. https://doi.org/10.1001/archderm.144.5.666
[6] Varani, J., Dame, M. K., Rittie, L., Fligiel, S. E., Kang, S., Fisher, G. J., & Voorhees, J. J. (2006). Decreased collagen production in chronologically aged skin: roles of age-dependent alteration in fibroblast function and defective mechanical stimulation. The American journal of pathology, 168(6), 1861–1868. https://doi.org/10.2353/ajpath.2006.051302
[7] Cole, M. A., Quan, T., Voorhees, J. J., & Fisher, G. J. (2018). Extracellular matrix regulation of fibroblast function: redefining our perspective on skin aging. Journal of cell communication and signaling, 12(1), 35–43. https://doi.org/10.1007/s12079-018-0459-1
[8] Han, A., Chien, A. L., & Kang, S. (2014). Photoaging. Dermatologic clinics, 32(3), 291–vii. https://doi.org/10.1016/j.det.2014.03.015
[9] Samuel, M., Brooke, R. C., Hollis, S., & Griffiths, C. E. (2005). Interventions for photodamaged skin. The Cochrane database of systematic reviews, (1), CD001782. https://doi.org/10.1002/14651858.CD001782.pub2
[10] Aguirre-Cruz, G., León-López, A., Cruz-Gómez, V., Jiménez-Alvarado, R., & Aguirre-Álvarez, G. (2020). Collagen Hydrolysates for Skin Protection: Oral Administration and Topical Formulation. Antioxidants (Basel, Switzerland), 9(2), 181. https://doi.org/10.3390/antiox9020181
[11] Wang, C., Zhang, Y., & Dong, Y. (2021). Lipid Nanoparticle-mRNA Formulations for Therapeutic Applications. Accounts of chemical research, 54(23), 4283–4293. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.1c00550
